JPH07307517A

JPH07307517A - レーザ発振器

Info

Publication number: JPH07307517A
Application number: JP9989194A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Kitamura; 善行北村; Ken Oishi; 建大石; Tomoyuki Nakaguchi; 智之中口
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1994-05-13
Filing date: 1994-05-13
Publication date: 1995-11-21

Abstract

(57)【要約】【目的】稜線の直交する２つの直角プリズムにより構
成されポッケルスセルと薄膜偏光子により出力光を取り
出すレーザ発振器の光学部品の調整を容易にし、レーザ
出力の変動を少なくするため。【構成】２つの直角プリズム１と５を薄膜偏光子４に
より折り返す発振光学系を構築し、板ばねによりベース
６に固定することで、常に直角プリズムを押さえる構成
とする。【効果】直角プリズムの固定に必要な部品が少なくな
るとともに固定作業が簡単になり、また温度変化により
直角プリズムの固定状態が失われることが無くなりレー
ザ出力が変動しないレーザ発振器が構成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、稜線の直交する２つ
の直角プリズムにより構成される発振光軸を有し、薄膜
偏光子により出力を外部に取り出すレーザ発振器に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のレーザ発振器は、例えば図１１に
示すような構成となっている。図において、１は第一の
直角プリズム、２はレーザロッド、３はポッケルスセ
ル、４は薄膜偏光子、５は第二の直角プリズム、６はベ
ース、７は第一のプリズムケース、８は第二のプリズム
ケース、９は第一の直角プリズム稜線、１０は第二の直
角プリズム稜線、１１は第一のプリズム押さえねじ、１
２は第二のプリズム押さえねじ、１３は発振光軸、１４
は電線、１５は電極、１６はポッケルスセル支持ケー
ス、１７はレーザロッド支持板、１８はブッシュ、１９
はクッション、２０はポッケルスセル押さえねじ、２１
は薄膜偏光子支持ケースである。ただし、図においてレ
ーザロッド２を励起する光源は記載を省略している。レ
ーザ発振器の発振光軸１３は第一の直角プリズム１の稜
線９と第二の直角プリズム５の稜線１０を両端とし、発
振光軸１３上にレーザロッド２、ポッケルスセル３、薄
膜偏光子４が配置されている。すなわち、このレーザ発
振器は第一の直角プリズム１、レーザロッド２、ポッケ
ルスセル３、薄膜偏光子４および第二の直角プリズム５
で共振器が構成され、ポッケルスセル３を用いてＱスイ
ッチ動作するものである。

【０００３】第一の直角プリズム１は直交する２つの第
一のプリズム押さえねじ１１により第一のプリズムケー
ス７に押しつけられる。レーザロッド２はレーザロッド
支持板１７にゴム製のブッシュ１８を介して固定され
る。レーザロッド支持板１７はベース６上に取り付けら
れたり、あるいはベース６と一体化されている。ポッケ
ルスセル３は電気光学効果を有する結晶からなり対向す
る２面で電極１５と導電性の接着剤で接着され、電線１
４より外部から電圧を印加される。また、ポッケルスセ
ル押さえねじ２０によりポッケルスセル支持ケース１６
にゴム製のクッション１９を介して固定される。ポッケ
ルスセル支持ケース１６はベース６上に取り付けられた
り、あるいはベース６と一体化されている。薄膜偏光子
４はベース上に取り付けられたもしくはベースと一体の
薄膜偏光子支持ケース２１に接着により固定される。第
二の直角プリズム５は直交する２つの第二のプリズム押
さえのねじ１２により第二のプリズムケース８に押しつ
けられる。

【０００４】次に動作について説明する。第一の直角プ
リズム１と第二の直角プリズム５はその稜線９と１０の
方向を直交させており、入力光を入力方向と平行な方向
に反射させる。このためにトレランスの緩いレーザ発振
器が実現できる。薄膜偏光子４は入射面に水平方向の偏
光を透過し垂直方向の偏光を反射する。この薄膜偏光子
４で反射された直線偏光を有する光は、この偏光方向と
平行な稜線方向を有する第二の直角プリズム５により反
射され、薄膜偏光子４で折り返される。この第二の直角
プリズム５での反射では偏光状態が保存されるため、薄
膜偏光子４での損失はない。

【０００５】一方、第一の直角プリズム１で折り返さ
れ、薄膜偏光子４に至る経路では、ポッケルスセル３の
対向する２面間に電圧が印加された場合、ポッケルスセ
ル３での偏光回転と第一の直角プリズム１の２回の全反
射による偏光回転により、薄膜偏光子４透過偏光成分が
発生しレーザ出力となる。Ｑスイッチ動作は、レーザロ
ッド２を光励起している状態で、ポッケルスセル３に印
加する電圧で決定される透過率をレーザロッド２の透過
利得より高く設定しておきレーザ発振を抑止しレーザロ
ッド２に十分エネルギーを蓄積した後、電圧を変化さ
せ、透過率をレーザロッドの透過利得より小さくする。
これにより共振器内で共振が発生してレーザ発振が急速
に立ち上がり誘導放出によりレーザ光が取り出される。

【０００６】次にこのレーザ発振器の光軸調整方法につ
いて説明する。レーザロッド２は外径に個体差があるた
めゴム製のブッシュ１８を介してレーザロッド支持板１
７に固定する。ベース６は２つの第一のプリズムケース
７と第二のプリズムケース８を取り付ける面が、それぞ
れ第一の直角プリズム稜線９と第二の直角プリズム稜線
１０と平行になるように加工されており、第一および第
二の直角プリズム稜線９および１０を取付面内で回転
し、反射方向の調整を行なう。また、入射光に対し反射
光を平行に反射することが保証されている第一および第
二の直角プリズム稜線９および１０を中心軸とした回転
方向は無調整としている。

【０００７】光軸調整レーザロッド２の中心軸が第一の
直角プリズム稜線９と交わるように第一の直角プリズム
稜線９の位置をベース６と第一のプリズムケース７の間
にシムを挿入し調整する。さらに、レーザロッド２の中
心軸を透過した光が第一の直角プリズム１で反射された
後再びレーザロッド２の中心軸を透過するよう第一の直
角プリズム稜線９の角度を調整し、第一のプリズムケー
ス７をベース６に接着もしくはねじ止めで固定する。ポ
ッケルスセル３はレーザロッド２と入射面が平行になる
よう傾きを調整する。第二の直角プリズム５はレーザロ
ッド２の中心軸を透過しポッケルスセル３を透過後、薄
膜偏光子４により折り返された光が第二の直角プリズム
稜線１０に交わるように稜線１０の位置をベース６と第
二のプリズムケース８の間にシムを挿入し調整する。さ
らに第二の直角プリズム５で反射された後再びレーザロ
ッド２の中心軸を透過するよう第二の直角プリズム稜線
１０の角度を調整し、第二のプリズムケース８をベース
６に固定する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来のレーザ発振器は
以上のように構成されているので、レーザ発振器は、第
一の直角プリズム１と第二の直角プリズム５と薄膜偏光
子４により決定される発振光軸１３がレーザロッド２お
よびポッケルスセル３の端面と直角に交わり、かつ発振
中にレーザロッド２においてけられが起きないよう、２
つの第一および第二の直角プリズム１および５のそれぞ
れの稜線９および１０を両端とする発振光軸１３がレー
ザロッド２の中心軸を透過するように調整する。しか
し、前記のような調整を行うためには、各光学部品に多
くの調整軸を持たせる必要があり、調整が複雑になり調
整時間がかかるという問題があった。調整軸を持つと部
品の熱変形により調整状態が崩れやすいという問題点が
あった。また、小型の装置に組み込むようなレーザ発振
器自体の小型化を要求される場合には光学部品が調整軸
を多数もつことは困難であった。

【０００９】調整方法としては、例えば発振光軸１３を
決定する第一および第二の直角プリズム１および５の調
整は、第一および第二の直角プリズム１および５の２面
を当て面としてねじにより押しつけ、シムにより第一お
よび第二の直角プリズム稜線９および１０の位置を調整
することで達成する。このような方法では温度変化によ
りねじが緩み、第一および第二の直角プリズム１および
５の位置ずれが発生するという問題点があった。

【００１０】レーザ発振器の損失は第一および第二の直
角プリズム１および５やポッケルスセル３や薄膜偏光子
４のレーザロッド２に対する位置や角度方向により影響
される。また、レーザロッド２は発振中にエネルギー遷
移に伴う熱放出によりレーザロッド２自体が発熱し高温
となる。このため、一般的にレーザロッド２の発熱が大
きい場合にはレーザロッド２の周囲に冷却水を流し冷却
を行う。一方、発熱が小さい場合は空気の自然対流とヒ
ートシンクなどの熱伝導により放熱を行う。いずれの場
合も放熱が十分でない、もしくは、高温環境下で発振を
長時間連続して行うとレーザロッド２内部で熱励起が起
こり効率の低下をきたす。

【００１１】従来のレーザ発振器では、レーザロッド２
の外径個体差により、金属などの熱伝導のよい素材でレ
ーザロッド２を容易に保持することは困難であり、ゴム
など変形可能な熱伝導の悪い素材をブッシュ１８として
用いざるを得なかった。このため、光軸調整時にもレー
ザロッド２の中心軸の位置がブッシュ１８の変形により
不定で、２の中心軸と第一および第二の直角プリズム稜
線９および１０の整合をとるための調整が必要であっ
た。さらに、高温環境下で連続して発振させたり、発振
繰り返し数を上げたりするとレーザロッド２の熱放出が
十分でなく、レーザの出力が低下する。また、高温状態
ではレーザロッド２の位置および角度変化がブッシュ１
８の変形により無秩序に起こるため、発振光軸１３の変
動とレーザの出力低下が起こるという問題があった。

【００１２】さらに、２つの第一および第二の直角プリ
ズム１および５間に設置されて光軸の折り返し面となる
薄膜偏光子４は、わずかの角度変化により反射角度を大
きく変化させるので、精密な調整と固定が必要であっ
た。この調整と固定を同時に達成する方法は、例えば薄
膜偏光子４を薄膜偏光子支持ケース２１に接着により固
定したものが一般的であった。このような構成において
は、ケースを固定する時のねじの回転にともない、摩擦
力により第一および第二の直角プリズム１および５の調
整が変化してしまうという問題点があった。

【００１３】また、ポッケルスセル３は例えばニオブ酸
リチウムを用いると屈折率が２以上と通常のガラス材料
と比較して大きいため発振光軸１３から角度ずれを起こ
したときの光軸変位は通常のガラスに比べて大きくな
る。すなわち、ポッケルスセル３の角度ずれにより、発
振器内部の発振光軸１３の変動、損失の増大が起こり、
レーザ出力の低下につながる。よって、上記のような構
成のレーザ発振器においては、ポッケルスセル３の取り
付け角度を調整状態からずれないように固定する必要が
ある。

【００１４】図１２にポッケルスセル３の構成を示す。
ポッケルスセル３の対向する２面にはＱスイッチングを
行うための電極１５を接着しており、電圧をポッケルス
セル３に均一に加えるために電極１５はポッケルスセル
３との接触面全体に接する必要がある。さらに電圧のリ
ークを防止するためにポッケルスセル３全体が絶縁物で
囲まれている必要がある。このような要求から、従来の
ポッケルスセル３の調整は絶縁性があり、光学部品を傷
つけない樹脂性のポッケルスセル押さえねじ２０で押さ
える。または光学部品を傷つけない絶縁性の樹脂製クッ
ション１９を介してポッケルスセル押さえねじ２０で押
さえるという方法で達成される。しかし、上記のような
調整方法では、クッション１９が軟弱なために、電極１
５への電線１４に加わる力や振動衝撃により、ねじや絶
縁物が変形しポッケルスセル３がずれるという問題点が
あった。また、発振光軸１３がベース６と平行な面内で
薄膜偏光子４により折れ曲がるため、ポッケルスセル３
の光の透過面は特に上記ベース６と平行な面内での発振
光軸１３の方向を微調整する必要があるが、従来のポッ
ケルスセル３の構成ではばね４５と対向するポッケルス
セル押さえねじ２０を２本用意し、これらのねじの押し
引きにより上記ポッケルスセル３の光の透過面の方向を
微調整していた調整が容易でなかった。

【００１５】この発明はかかる課題を解決するためにな
されたものであり、レーザ発振器内の直角プリズムの固
定が容易で、かつレーザ出力、光軸が温度変化に影響さ
れないレーザ発振器を得ることを目的とする。

【００１６】また、レーザ発振器内のレーザロッドの熱
励起に起因するレーザ出力低下、レーザロッド保持部の
変形に伴う光軸の温度変化によるレーザ出力低下が低減
できるレーザ発振器を得ることを目的とする。

【００１７】この発明はレーザ発振器内の薄膜偏光子を
容易に調整可能とし、かつ２つの直角プリズムの調整を
不要としたレーザ発振器を得ることを目的とする。

【００１８】さらに、この発明はレーザ発振器内のポッ
ケルスセル固定後の変動を無くして、安定したレーザ出
力を得るとともに光軸の調整が容易は構造を得ることを
目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】この発明に係るレーザ発
振器は入射面が長方形の直角プリズムの側面の隣接する
２面を直角な当たり面を持つケースに板ばねで押し付け
固定するようにしたものである。

【００２０】また、この発明に係るレーザ発振器はレー
ザロッドを前記レーザロッドに近接する第一の直角プリ
ズムの稜線方向に対称形をなすレーザロッド支持板およ
びレーザロッド押さえにより固定するようにしたもので
ある。

【００２１】また、この発明に係るレーザ発振器はレー
ザロッドに近接する第一の直角プリズムをレーザロッド
支持板に直接固定するようにしたものである。

【００２２】この発明のレーザ発振器はレーザ発振器内
の発振光軸を構成する薄膜偏光子を２軸回りの回転運動
で調整できる構造としたものである。

【００２３】また、この発明のレーザ発振器はポッケル
スセルの電極に電線取り付け用の突起を有し、この突起
を上記ポッケルスセルの保持およびベースに水平な面内
における回転軸として用いるようにしたものである。

【００２４】この発明のレーザ発振器は直角プリズムを
入射面が円形のものとし、側面をＶ字あるいはＵ字の溝
を持つ保持具にばねで押さえ固定するようにしたもので
ある。

【００２５】また、この発明のレーザ発振器はレーザロ
ッドの一端を直角プリズム形状とし、端面に高反射膜を
形成するようにしたものである。

【００２６】この発明のレーザ発振器は第一の直角プリ
ズムをレーザロッド支持板に、両者の間の熱膨張率を持
つスペーサを介して接着固定するようにしたものであ
る。

【００２７】

【作用】この発明において、板ばねは、入射面が長方形
の直角プリズムの隣接する２側面をプリズムケースの２
つの当たり面に押し付け固定する。

【００２８】また、この発明において、レーザロッド支
持板はＶ字あるいはＵ字の溝にレーザロッドを固定す
る。

【００２９】この発明において、第一の直角プリズムは
レーザロッド支持板に直接接着固定され、レーザロッド
支持板によりレーザロッド端面と第一の直角プリズム入
射面の平行度が確保される。

【００３０】また、この発明において、薄膜偏光子保持
具は２つの直角プリズムを固定した状態で２軸回りの回
転運動により薄膜偏光子を調整する。

【００３１】この発明において、ポッケルスセルの電極
の突起部は保持具に取り付けられポッケルスセルを保持
する。また、ポッケルスセルは上記電極の突起部を軸と
して回転し端面の方向を調整する。

【００３２】また、この発明において、入射面が円形の
直角プリズムは保持具の溝により機械的に位置決めされ
上記溝に押し付けられて固定される。

【００３３】この発明において、レーザロッドの直角プ
リズム形状した一端はレーザロッド内で発生したレーザ
光をレーザロッド内部へ折り返す。

【００３４】また、この発明において、スペーサは、熱
変動したときの第一の直角プリズムとレーザロッド支持
板の熱収縮および熱伸長の差による接着面の剥離の発生
を緩和する。

【００３５】

【実施例】

実施例１．この発明の実施例１を図により説明する。図
１はこの発明の実施例１の構成を示す斜視図、図２はプ
リズム取付部分の構成図である。図において１は第一の
直角プリズム、７は第一のプリズムケース、２５は第一
の板ばね、４９は第一の当たり面、５０は第二の当たり
面である。この発明では第一の直角プリズム１は長方形
の入射面とこれに垂直な４つの側面を持つ。なお、２，
３，４，５，６，８，１２，１３，１４，１６および１
７は図１１に示したものと同様である。

【００３６】図２に示した第一の板ばね２５は、両端を
第一のプリズムケース７に固定されていて、中央部分で
第一の直角プリズム１の、稜線と入射面とに直交する辺
と接する。この第一の板ばね２５は第一の直角プリズム
１を第一の板ばね２５と接する辺の対角方向に押す。こ
の力により第一の直角プリズム１の隣接する側面が第一
のプリズムケース７の第一および第二の当たり面４９お
よび５０に押し付けられ固定される。

【００３７】第一の板ばね２５は、高温時にはばね材料
の弾性低下、低温時には第一の直角プリズム１の線膨張
率が第一のプリズムケース７よりも小さいことによる第
一の板ばね２５のたわみ量減少により、第一の直角プリ
ズム１を押す力を小さくするが、組立時のたわみ量を十
分に大きくすると押す力は温度変化により低下しても第
一の直角プリズム１を固定する。温度が回復した場合は
第一の直角プリズム１と第一のプリズムケース７の変形
に伴い、板ばねはたわみ量と弾性を回復する。この間、
第一の直角プリズム１は第一のプリズムケース７と常に
接触状態を保つ。

【００３８】なお、上記実施例１では第一の直角プリズ
ム１、第一のプリズムケース７、第一の板ばね２５につ
いて説明したが、第二の直角プリズム５についても同様
に取付が可能である。

【００３９】また、上記実施例１では第一の板ばね２５
を、図２に示すような長方形形状としたが、光路を遮ら
ないかぎりスリットを入れたり、外形が変形しても良
い。

【００４０】実施例２．この発明の実施例２を図により
説明する。図３において１，６，７，９，１１，１３は
図１１と同一であり、レーザロッド２は円形の断面形状
を持つ。また、１７はベース６に取り付けらるか、ある
いはベース６と一体となったレーザロッド支持板、２４
はレーザロッド押さえである。ここで、レーザロッド支
持板１７はレーザロッド２を側面から支え、かつ、レー
ザロッド２の組み立てを容易に、かつ、確実に固定する
ためレーザロッド支持部はＶ字型もしくはＵ字型の溝を
なしている。また、レーザロッド押さえ２４はレーザロ
ッド２をレーザロッド支持板１７の上記Ｖ字型もしくは
Ｕ字型の溝の底部に押さえつける。

【００４１】次にこの発明の実施例２についての作用を
説明する。レーザロッド２の中心軸はレーザ発振器の光
軸調整には基準となるものでレーザロッド２以外の発振
器構成部品の位置あわせを簡略にするためベース６に対
する位置関係が平行であるなど明確であることが望まし
い。この構成によればレーザロッド支持板１７をレーザ
ロッド２の両端で同一形状とすることによりレーザロッ
ド径の個体差による平行移動のみに限定できる。また、
レーザロッド支持部を第一の直角プリズム１の稜線９方
向に対し対称形のＶ字形もしくはＵ字形でかつベース６
に平行な溝を有する構造とすることにより、レーザロッ
ド２の中心軸は第一の直角プリズム１の稜線方向９に動
きを制限されるため、第一の直角プリズム１の稜線９の
位置合わせに関わる時間、調整機構を簡略化できる。

【００４２】また、調整後の薄膜偏光子４と２つの第一
および第二の直角プリズム１および５で決まる発振光軸
に対するレーザロッド２の中心軸の角度変動はレーザロ
ッド２の屈折率により発振光軸の変動になるため損失の
増大、出力の低下につながるが、実施例ではレーザロッ
ド支持板１７が上記発振光軸と平行なＶ字形もしくはＵ
字型の溝を有するため、レーザロッド押さえ２４として
例えばばね材を用いて上記溝に押し付けることにより、
レーザロッド２の中心軸の変動はこの上下方向の平行移
動にのみ限定でき、角度変動は起こらない。また、一方
向からの押し付けによる機構のため熱収縮および熱膨張
によるレーザロッド２の中心軸の変動もこの方向に限定
され熱変動に対しても角度変動は起こらない。

【００４３】さらに、レーザ発振時レーザロッド２はエ
ネルギー遷移にともなう熱放出により周囲に比べ高温に
なる。発振周期を高めるとレーザロッド２内部の熱によ
り励起が起こり変換効率の低下となるため、効率よく熱
を逃がす必要がある。従来例ではレーザロッド２をゴム
などの断熱材料を用いていたのに対し、この実施例では
レーザロッド支持板１７を金属などより熱伝導のよい素
材にすることが可能で、レーザロッド２の熱をレーザロ
ッド支持板１７を通じ外部に放出することができる。

【００４４】実施例３．この発明の実施例３は、実施例
１および実施例２で調整による光軸あわせを必要とする
第一の直角プリズム１の位置、角度調整を不要にするた
めの発明である。

【００４５】図４において１，２，６は図１１と同様で
ある。また、１７はベースに取り付けられるか、あるい
はベース６と一体のレーザロッド支持板、２３は直角プ
リズム取付面、２４はレーザロッド押さえである。ここ
で、１は入射面に対し平行な稜線をもつ第一の直角プリ
ズムである。レーザロッド支持板１７はレーザロッド２
を側面から支え、かつ、レーザロッド２の組み立てを容
易にするためＶ字形もしくはＵ字形の溝を有しており、
レーザロッド２を固定したときにレーザロッド２の中心
軸と直角プリズム取付面２３とが垂直となるよう加工さ
れている。なお、上記直角プリズム取付面２３は第一の
直角プリズム１の入射面と接着固定される。

【００４６】レーザ発振器はレーザロッド２の中心軸を
透過したレーザ光が、第一および第二の直角プリズム１
および５で反射して再びレーザロッド２に戻ったときに
再度レーザロッド２の中心軸を透過することが要求され
る。このような要求を満足するためにはレーザロッド２
の中心軸と第一の直角プリズム稜線９を交差するよう、
また、レーザロッド２の中心軸の薄膜偏光子４による折
り返し方向が第二の直角プリズム稜線１０と交差するよ
うレーザロッド２、第一の直角プリズム１および第二の
直角プリズム５を配置しなければならない。

【００４７】図においてレーザロッド２をレーザロッド
支持板１７に載せ、上部からレーザロッド押さえ２４で
レーザロッド２を押さえ固定する。レーザロッド２の中
心軸はレーザロッド支持板１７の直角プリズム取付面２
３と垂直であり、第一の直角プリズム１の入射面と第一
の直角プリズム稜線９は平行であるから外部からレーザ
光などを入射させ、レーザロッド２の中心軸を模擬し、
第一の直角プリズム１をプリズム取付面２３上で走査す
ることで第一の直角プリズム１の位置あわせは可能であ
る。または、レーザロッド２の中心軸はレーザロッド支
持板１７のＶ字形もしくはＵ字形の対称軸線上を動くた
め、第一の直角プリズム稜線９が前記対称軸線と平行で
最近接するようにレーザロッド支持板１７に第一の直角
プリズム１のガイドを設けることにより調整なしに位置
あわせが可能である。第一の直角プリズム１とレーザロ
ッド支持板１７とは直接接着して固定する。このとき、
両者の熱膨張率をほぼ一致させる必要がある。例えばレ
ーザロッド支持板１７の素材としてセラミック、第一の
直角プリズム１としてＢＫ７ガラスを用いるならば両者
の熱膨張率を８×１０^-6程度にほぼ一致させることがで
きる。

【００４８】温度変動時の軸ずれについては、レーザロ
ッド支持板１７がＶ字形もしくはＵ字形の溝をなすた
め、レーザロッド押さえ２４でレーザロッド支持板１７
を押さえ固定する。このときレーザロッド支持板１７の
上下方向に第一の直角プリズム稜線９の方向を合わせる
ことにより、レーザロッド２の中心軸の変動をレーザロ
ッド支持板１７の上下方向に制限することができる。こ
れにより発振光軸１３のずれは１方向すなわち第一の直
角プリズム稜線９の方向の平行移動にのみ限定される。

【００４９】この発明は直角プリズムの加工に精度を要
求するものであるため、特にプリズムの加工が容易な一
辺が数センチメートル程度の四角の入射面を持つ第一の
直角プリズム１を用いるレーザ発振器に有効である。し
かし、実施例１によるような直角プリズムの側面を支持
する構造でないため、第一の直角プリズム１の発振光軸
１３方向の厚みは数ミリメートル程度に小形化できる。
また、プリズムケースなどの必要がないことからレーザ
発振器の全体の大きさを小形化できる。

【００５０】実施例４．この発明の実施例４は、実施例
１で固定されていた薄膜偏光子４を、２軸回りに回転可
能としたもので、レーザ発振器の光軸調整を薄膜偏光子
４の調整のみで実現し、第一および第二の直角プリズム
１および５の調整を不要とし調整の簡易化を図るための
発明である。

【００５１】図５はこの発明の実施例４によるレーザ発
振器の構成図である。図において、４は薄膜偏光子、３
１は薄膜偏光子を内部に保持する第一のケース、３２は
第一のケース３１を内部に保持する第二のケース、３３
は薄膜偏光子４を押さえる第一のブッシュ、３５は第一
のブッシュ３３を押さえる第一のコイルばね、３６は第
一のケース３１を押さえる第二のコイルばね、３７は第
一のケース３１に固定される第一のコイルばね３５を押
さえる第一のカバー、３８は第二のケース３２に固定さ
れる第二のコイルばね３６を押さえる第二のカバー、３
９は第二のケース３２をベース６に固定するアダプタ、
４０は第二のケース３２をアダプタ３９に固定するハウ
ジングである。

【００５２】図において第一のケース３１は軸回りに回
転可能である。薄膜偏光子４は第一のケース３１に固定
されており、第一のケース３１の回転に連れて回転す
る。第一のケース３１と薄膜偏光子４との接触面は第一
のケース３１の回転軸に垂直な面とわずかに角度が異な
るので、第一のケース３１の回転による薄膜偏光子４の
光線折り返し方向は、図６に示すように上記の角度のず
れを頂角とする円錐面上に存在することになる。第二の
ケース３２は軸回りに回転でき、第一のケース３１は第
二のケース３２に収納されている。第一のケース３１と
第二のケース３２との接触面は第二のケース３２の回転
軸に垂直な面とわずかに角度が異なるので、第二のケー
ス３２を回転させると第一のケース３１の回転軸は上記
角度を頂角とする円錐面上を移動する。第一のケース３
１と第二のケース３２を適宜回転させることにより、反
射方向を調整可能である。調整が完了した後、第一のコ
イルばね３５、第二のコイルばね３６を、第一のケース
３１、第二のケース３２のそれぞれに固定される第一の
カバー３７、第二のカバー３８により押さえることで、
調整状態をねじりにより変化させることなく、精密に固
定できる。

【００５３】図６において薄膜偏光子４の反射面と第一
のケース３１の回転軸に垂直な面とのなす角の変化と、
入射光と反射光のなす角の変化の比率は１対２である。
また、薄膜偏光子４の反射面と第二のケース３２の回転
軸に垂直な面とのなす角の変化と、入射光と反射光のな
す角の変化の比率は１対２である。図において、αは薄
膜偏光子４の反射面に垂直な軸と第一のケース３１の回
転軸とのなす角、βは薄膜偏光子４の反射面に垂直な軸
と第二のケース３２の回転軸とのなす角である。

【００５４】上記の角αおよびβを微小にすることで、
上記第一のケース３１および第二のケース３２の回転に
より上記薄膜偏光子４の微小な調整が可能となる。

【００５５】実施例５．この発明の実施例５について図
を参照して説明する。図７はこの発明のレーザ発振器
の、ポッケルスセルとベースとの固定部の断面を示す図
である。図において、３はポッケルスセル、６はベー
ス、１４は電線、４１は重ね板ばね、４２は第一の電
極、４３は第二の電極、４４はベースに固定されたカバ
ー、５１は第一の電極４２の第一の突起部、５２は第二
の電極４３の第二の突起部である。ポッケルスセル３は
直方体をした電気光学効果を有する結晶であり、レーザ
光を透過する対向する２面とこれらと垂直な４つの側面
からなる。この４つの側面のうち１組の対向する２面に
上記第一の電極４２および第二の電極４３が取り付けら
れる。

【００５６】図７に示す第一の電極４２は棒状の第一の
突起部５１が付いた導電性の板である。板の厚さは曲げ
が微小になるように厚いもので、第一の突起部５１の端
は電線１４に接続される。上記第一の電極４２を押さえ
る重ね板ばね４１の中心には、第一の突起部５１が接触
しないように穴が開いていて、たわみが発生した場合も
第一の突起部５１とは非接触である。第二の電極４３
は、第一の電極４２と同様の形状をしており、第二の突
起部５２の付いた導電性材料でできている。第二の電極
４３はポッケルスセル３を介して重ね板ばね４１のばね
力により押さえられている。第一の電極４２と第二の電
極４３はそれぞれ第一の突起部５１および第二の突起部
５２により保持され、さらに第一の突起部５１および第
二の突起部５２の端部に配線可能なために第一の電極４
２と第二の電極４３は配線に加わる力により変形するこ
とがないので、ポッケルスセル３の変形および変動は発
生しない。また、第一の突起部５１および第二の突起部
５２図中一点鎖線Ａで示す同一軸上にあるため、この軸
回りにポッケルスセル３を微小に回転させることが可能
である。この回転調整により容易に発振光軸１３に対し
てポッケルスセル３の面方向を調整することができる。

【００５７】実施例６．この発明の実施例６について図
８を参照して説明する。この発明は図１１に示した従来
のレーザ発振器において、第一の直角プリズム１および
第一の直角プリズム５を円状の入射面すなわち円柱状の
側面を持つものとし、実施例２のレーザロッド２の固定
と同様にしてＶ字形あるいはＵ字形の溝を持つ直角プリ
ズム支持板に直角プリズム押さえにより固定したもので
ある。図８に第一の直角プリズム１を第一の直角プリズ
ム支持板４７と第一の直角プリズム押さえ４８で固定す
る様子を示す。第一の直角プリズム押さえ４８は板ばね
などが用いられる。第二の直角プリズム５も同様に固定
できる。この発明では温度変化による第一の直角プリズ
ム１および第一の直角プリズム５の変動は、上記Ｖ字形
あるいはＵ字形の溝に押さえつけられているため上下方
向の平行移動のみに限定でき、入射面の角度変化は生じ
ない。このため、発振光軸１３を温度に対して安定に保
持できる。

【００５８】実施例７．この発明の実施例７について図
９を参照に説明する。図９は図１１に示した従来のレー
ザ発振器において、レーザロッド２の第一の直角プリズ
ム１側の端面を直角プリズムの形状としこの端面に光反
射膜を形成し、第一の直角プリズム１を除去した構成と
したものである。上記直角プリズムの形状としたレーザ
ロッド２の端面は上記第一の直角プリズム１と同様の作
用を持つ。第一の直角プリズム１を除去したことにより
調整要素が１つ減り組立調整を簡略化できるだけでなく
レーザ発振器を小形化できる効果がある。

【００５９】実施例８．この発明の実施例８について図
１０を参照に説明する。図１０は図４の実施例３におい
て第一の直角プリズム１とレーザロッド支持板１７の間
にスペーサ４６を挟んだ構造であり、第一の直角プリズ
ムとレーザロッド支持板１７はそれぞれスペーサ４６と
接着固定される。スペーサ４６は第一の直角プリズム１
とレーザロッド支持板１７の間の熱膨張率を持ち、レー
ザ光を妨げないよう穴があいている。実施例３では大き
な温度変化があった場合、第一の直角プリズム１とレー
ザロッド支持板１７の熱膨張率の整合がとれていないと
接着固定部に剥離が生じる。ところで、レーザロッド支
持板１７はレーザロッド２とある程度熱膨張率の整合が
とれていることが望まれる。ところが、例えば第一の直
角プリズム１を０．４×１０^-6程度の低熱膨張率で温度
変化に対して安定な石英ガラスを用い、レーザロッド２
を８×１０^-6程度の熱膨張率のＮｄ：ＹＡＧを用いると
かなり熱膨張率が異なる。この場合レーザロッド支持板
１７として８×１０^-6程度の熱膨張率のセラミックある
いはＢＫ７ガラスなどを用いればレーザロッド２とレー
ザロッド支持板１７と熱膨張率の整合をとることができ
る。しかし、第一の直角プリズム１とレーザロッド支持
板１７の熱膨張率の整合をとれない。

【００６０】この発明によれば第一の直角プリズム１と
レーザロッド支持板１７の熱膨張率の差を、スペーサ４
６により第一の直角プリズム１とスペーサ４６との差と
スペーサ４６とレーザロッド支持板１７との差に分ける
ことができ接着固定部の熱膨張率の差を小さくできる。
例えば、スペーサ４６として４×１０^-6程度の熱膨張率
のパイレックスガラスを用いれば、上記の第一の直角プ
リズム１とレーザロッド支持板１７の熱膨張率の差８×
１０^-6を、第一の直角プリズム１とスペーサ４６との差
４×１０^-6とスペーサ４６とレーザロッド支持板１７と
の差４×１０^-6に分けることができる。このため、大き
な温度変化があった場合でも実施例３に比べて接着固定
部の剥離の発生を軽減できる。

【００６１】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、長方形
の入射面を持つ第一および第二の直角プリズム１および
５と第一および第二の直角プリズムケース７および８と
の熱変形による位置ずれを回避できるので、温度変化の
影響を受けずに安定した出力を発生するレーザ発振器を
得ることができる効果がある。

【００６２】また、この発明によれば、第一の直角プリ
ズム１の位置調整を容易にし、レーザロッド２の中心軸
の変動をレーザロッド２の外径公差による平行移動のみ
に限定できるため、レーザロッド２の発熱や周囲の温度
変化にも発振光軸１３を安定に保持できるため安定した
出力を発生するレーザ発振器を得ることができる効果が
ある。

【００６３】この発明によれば、第一および第二の直角
プリズム１および５とレーザロッド２との間の熱変形に
ともなう光軸ずれを最小にでき、温度変化の影響を受け
ずに安定した出力を発生するレーザ発振器を得ることが
できる効果がある。

【００６４】また、この発明によれば、薄膜偏光子４の
角度を偏光子ケースの回転により微小調整可能としたの
で、第一および第二の直角プリズム１および５の微小調
整が不要となりレーザ発振器の調整が容易になる効果が
ある。

【００６５】この発明によれば配線の動きにより加わる
力をポッケルスセル３に伝達せずにポッケルスセル３を
固定できるので、３がずれることなく、レーザ出力の低
下が起きないという効果がある。

【００６６】また、この発明によれば、円状の入射面を
持つ第一および第二の直角プリズム１および５の熱変化
に伴う変動を上下方向のみの平行移動に限定できるの
で、発振光軸１３を安定に保持でき熱変化に対しても安
定した出力を発生するレーザ発振器を得ることができる
効果がある。

【００６７】この発明によれば、レーザロッド２の端面
を第一の直角プリズム１と同様の作用を持つ形状とする
ことにより第一の直角プリズム１を除去でき、調整要素
が１つ減り組立調整を簡略化できるだけでなくレーザ発
振器を小形化できる効果がある。

【００６８】さらに、この発明によれば、第一の直角プ
リズム１とレーザロッド支持板１７の間に両者の間の熱
膨張率を持つスペーサ４６を挟んだ構造とすることによ
り、大きな温度変化があった場合でも実施例３に比べて
接着固定部の剥離の発生を軽減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のレーザ発振器の実施例１の構成を示
す斜視図である。

【図２】この発明のレーザ発振器の実施例１の直角プリ
ズムの取付部分の構成図である。

【図３】この発明のレーザ発振器の実施例２のレーザロ
ッドの取付部分を示す斜視図である。

【図４】この発明のレーザ発振器の実施例３の第一の直
角プリズムの取付部分を示す構成図である。

【図５】この発明のレーザ発振器の実施例４の偏光子を
示す構成図である。

【図６】この発明のレーザ発振器の実施例４の偏光子の
構成を示す断面図である。

【図７】この発明のレーザ発振器の実施例５のポッケル
スセル保持構造を示す断面構成図である。

【図８】この発明のレーザ発振器の実施例６の直角プリ
ズム保持構造を示す図である。

【図９】この発明のレーザ発振器の実施例７の構成を示
す斜視図である。

【図１０】この発明のレーザ発振器の実施例８の直角プ
リズム保持構造を示す図である。

【図１１】従来のレーザ発振器の構成を示す斜視図であ
る。

【図１２】従来のレーザ発振器のポッケルスセルの保持
構造を示す図である。

【符号の説明】

１第一の直角プリズム２レーザロッド３ポッケルスセル４薄膜偏光子５第二の直角プリズム６ベース７第一のプリズムケース８第二のプリズムケース９第一の直角プリズムの稜線１０第二の直角プリズムの稜線１１第一の直角プリズムのおさえねじ１２第二の直角プリズムのおさえねじ１３発振光軸１４電線１５電極１６ポッケルスセル支持ケース１７レーザロッド支持板１８ブッシュ１９クッション２０ポッケルスセルおさえねじ２１薄膜偏光子支持ケース２３直角プリズム取付面２４レーザロッド押さえ２５第一の板ばね３１第一のケース３２第二のケース３３第一のブッシュ３５第一のコイルばね３６第二のコイルばね３７第一のカバー３８第二のカバー３９アダプタ４０ハウジング４１重ね板ばね４２第一の電極４３第二の電極４４カバー４５ばね４６スペーサ４７第一の直角プリズム支持板４８第一の直角プリズム押さえ４９第一の当たり面５０第二の当たり面５１第一の突起部５２第二の突起部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ベース上に順に配置された第一の直角プ
リズム、レーザ媒質であるレーザロッド、偏光子および
上記第一の直角プリズムと稜線が直交する第二の直角プ
リズムとから共振器が構成され、上記偏光子より共振器
外にレーザ光を出力するレーザ発振器において、上記第
一の直角プリズムおよび第二の直角プリズムを長方形の
入射面とこの入射面に直角に隣接する４つの側面とこの
側面に隣接し上記稜線を形成する２つの斜面の合計７面
から構成したものとし、上記第一の直角プリズムおよび
第二の直角プリズムを上記ベースに固定する手段とし
て、上記ベース上に固定され発振光軸と平行な直交する
２つの当たり面を持ち、上記第一の直角プリズムおよび
第二の直角プリズムの４つの側面のうち１組の隣接する
２面をばねにより上記２つの当たり面に押し付ける構成
のプリズム保持具を用いたことを特徴とするレーザ発振
器。
【請求項２】ベース上に順に配置された第一の直角プ
リズム、レーザ媒質であり断面形状が円形なレーザロッ
ド、偏光子および上記第一の直角プリズムと稜線が直交
する第二の直角プリズムとから共振器が構成され、上記
偏光子より共振器外にレーザ光を出力するレーザ発振器
において、上記レーザロッドを上記ベースに固定する手
段として、上記ベース上に固定され上記共振器内の光軸
と平行でかつ上記第一の直角プリズム稜線方向に対し左
右対称形をなすＶ字形あるいはＵ字形の溝を持ち、上記
レーザロッド側面を直接上記Ｖ字形あるいはＵ字形の溝
に押し付ける構成のレーザロッド保持具を用いたことを
特徴とするレーザ発振器。
【請求項３】上記第一の直角プリズムの入射面を上記
レーザロッド保持具に直接接着固定しことを特徴とする
請求項２記載のレーザ発振器。
【請求項４】ベース上に順に配置された第一の直角プ
リズム、レーザ媒質であるレーザロッド、薄膜偏光子お
よび上記第一の直角プリズムと稜線が直交する第二の直
角プリズムとから共振器が構成され、上記薄膜偏光子の
透過光を共振器外に出力し、反射光を共振に供するレー
ザ発振器において、上記薄膜偏光子を上記ベースに固定
する手段として、上記薄膜偏光子を内部に保持する第一
のケースと、上記第一のケースを内部に保持する第二の
ケースから構成した偏光子保持具を用い、上記第一のケ
ースを上記薄膜偏光子の面に垂直な方向とわずかに異な
る方向の回転軸を有する構造とし、第二のケースを上記
第一のケースに回転軸の方向とわずかに異なる方向の回
転軸を有する構造としたことを特徴とするレーザ発振
器。
【請求項５】ベース上に順に配置された第一の直角プ
リズム、レーザ媒質であるレーザロッド、ポッケルスセ
ル、偏光子および上記第一の直角プリズムと稜線が直交
する第二の直角プリズムとから共振器が構成され、上記
偏光子の透過光を共振器外に出力し、反射光を共振に供
するレーザ発振器において、上記ポッケルスセルをレー
ザ光が透過する対向する２面と４つの側面からなる電気
光学効果を有する直方体の結晶と、上記側面のうち対向
する２面にそれぞれ片面が接着され他面に上記レーザ光
が透過する対向する２面に平行な同一の軸上に突起部を
有する第一および第二の電極と、上記第一および第二の
電極の上記突起部を保持し上記突起部を軸に上記直方体
の結晶を回転できる絶縁体のカバーとで構成したことを
特徴とするレーザ発振器。
【請求項６】ベース上に順に配置された第一の直角プ
リズム、レーザ媒質であるレーザロッド、偏光子および
上記第一の直角プリズムと稜線が直交する第二の直角プ
リズムとから共振器が構成され、上記偏光子より共振器
外にレーザ光を出力するレーザ発振器において、上記第
一の直角プリズムおよび第二の直角プリズムを円形の入
射面とこの入射面に直角な円柱状の側面とこの側面に隣
接し上記稜線を形成する２つの斜面とから構成したもの
とし、上記第一の直角プリズムおよび第二の直角プリズ
ムを上記ベースに固定する手段として、上記ベース上に
固定され上記共振器内の光軸と平行なＶ字形あるいはＵ
字形の溝を持ち、上記第一の直角プリズムおよび第二の
直角プリズムの円柱状の側面を上記Ｖ字形あるいはＵ字
形の溝に押し付ける構成のプリズム保持具を用いたこと
を特徴とするレーザ発振器。
【請求項７】ベース上に順に配置されたレーザ媒質で
あるレーザロッド、偏光子および直角プリズムとから共
振器が構成され、上記偏光子より共振器外にレーザ光を
出力するレーザ発振器において、上記レーザロッドの上
記偏光子側と反対側の端面がレーザ光に対して高反射率
な膜を有しかつ上記直角プリズムと稜線の直交する直角
プリズム形状をなすことを特徴とするレーザ発振器。
【請求項８】上記第一の直角プリズムと上記レーザロ
ッド保持具とを両者の熱膨張率の間の熱膨張率をもち共
振器内の光軸を妨げない穴が形成されたスペーサを介し
て接着固定したことを特徴とする請求項２記載のレーザ
発振器。